Rachel Sarah Bilson (Los Angeles, Californië, 25 augustus 1981) is een Amerikaans actrice. Ze is opgegroeid in Californië in een showbusinessfamilie en ze was voor het eerst op de televisie in 2003. Ze is daarna zeer bekend geworden met haar rol als Summer Roberts in het FOX-tienerdrama The O.C.. In 2006 heeft ze voor het eerst in een film gespeeld toen ze een rol had in The Last Kiss en in 2008 speelde ze de rol van Millie in de thriller Jumper.
Bilson is geboren in Los Angeles, Californië, en heeft een Joods-Amerikaanse vader (schrijver/regisseur Danny Bilson) en een Italiaans-Amerikaanse moeder, Janice Stango. Haar vader komt ook uit een showbusinessfamilie, want haar overgrootvader, George Bilson, was de directeur van een afdeling bij RKO Pictures, haar overgrootmoeder, Hattie, was een televisieschrijver, en haar opa, Bruce Bilson, een filmregisseur. De ouders van Bilson zijn gescheiden in haar kinderjaren, en in 1997 is haar vader hertrouwd met Heather Medway, een actrice en de moeder van de halfzus van Bilson, Hattie (geboren op 19 december, 2001).